智能變電站技術研究

曲長旭

摘要：本文主要闡述智能變電站繼電保護裝置、監控系統、保護信息管理系統、在線狀態監測系統以及環境動力輔助系統的研究。

關鍵詞：智能；變電站；繼電保護；監控；在線監測

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

智能變電站是統一堅強智能電網的重要基礎和支撐，采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。

1繼電保護裝置研究

智能變電站以IEC61850為通信標準，采用過程層網絡為中心的繼電保護架構。智能變電站的繼電保護裝置從過程層輸入數據，然后輸出命令到過程層，過程層功能主要由合并單元、智能終端或智能組件完成。智能組件實現間隔的測量、控制、狀態監測、計量、保護功能，表征一次設備智能化的發展趨勢。鑒于一、二次技術融合將會是個長期的過程，現階段智能組件作為過程層設備，不包含計量、保護功能，可以分散在不同的裝置實現，如合并單元、智能終端，也可集成在單一裝置中。智能變電站技術對繼電保護數據信息及保護原理的影響：電子式互感器取代電磁式互感器，源數據性質發生變化；二次信息的網絡傳輸取代二次電纜硬連接，傳輸方式發生變化；基于IEC61850的二次信息統一建模，數據的處理利用方式發生變化。智能變電站技術對繼電保護實現機制與架構體系的影響：網絡化的數據交換，保護對象、數據信息與保護裝置不再綁定；交換機的智能化，使過程層網絡數據交換可測、可預警、可控，能夠實時掌握二次網絡及數據的可靠性狀態，實現了二次系統不同應用的數據集成。

2監控系統研究

作為智能電網六個環節之一，智能變電站為智能電網提供堅強可靠節點支撐，而“一體化信息平臺”被視為解決功能集成、采集信息唯一、結構緊湊的有效手段。各系統信息仍然相對獨立，智能變電站與常規變電站相比，在信息的獲取方法與利用方式上發生了根本性的變化，智能變電站可分為過程層、間隔層、站控層的體系結構，一體化信息平臺構建了站控層，僅保留對過程層和間隔層的接口，站控層設備主要完成監控、遠動、PMU等功能，目前在站控層已將部分功能進行了整合，包括監控后臺、操作員站、五防工作站等，但是各系統（遠動、保護信息管理、計量、PMU系統等）的信息采集和處理仍然相對獨立，并未實現信息一體化采集；電氣設備在線監測數據未被合理利用，電氣設備在線監測系統可以實現對電氣設備狀態參數自動采集，在線分析，實現狀態檢修、狀態可視化，并根據設備的狀態對設備進行評估、分析，采取相應的應對措施，為高壓電氣設備的控制、電網優化運行及高壓電氣設備的優化檢修提供不可替代的信息支撐，為未來實現一體化信息平臺奠定基礎。

3保護信息管理系統研究

保護信息管理系統作為一個信息收集、整理和分析的平臺，可以快速、簡便、全面地獲取故障信息。該系統的建設，有利于調度系統快速作出事故處理方案，優化生產調度與管理決策，防止誤判斷可能造成的事故擴大，減少電網的事故損失。系統由廠站端繼保工作站系統和調度端主站/分站系統（主站/分站）組成，各系統安裝在變電站內，解決站內設備的接入、數據匯總、預處理和數據轉發問題；主站（中調端）/分站（地調端）主要實現對所管轄電網的二次設備和故障信息的查詢和管理，提高電網故障管理的自動化程度。在220kV及以上電壓等級的智能變電站中，各系統宜集成到監控系統信息一體化平臺主機中，或作為監控系統的保護信息工作站獨立配置一臺工作站，信息一體化平臺或監控系統保護信息工作站應滿足各個系統的全部功能和性能要求，各個系統應預留遠景設備的接入。

4在線狀態監測系統研究

智能變電站在線狀態監測系統包括一次設備在線監測系統和二次系統在線監測系統。一次設備在線監測系統構成上可以劃分為三個環節：傳感器、智能組件、分析系統。傳感器完成信息的采集，可以作為一次設備的組成部分；智能組件需要對信息進行基于IEC61850標準建模，就地化存儲，必須根據不同分析軟件對信息的需求上送，支持信息的定制化應用。一次設備在線監測系統分為設備層和站控層兩個部分。設備層由變壓器智能組件、斷路器智能組件、避雷器智能組件組成，完成設備信息的收集和預判斷分析，站控層將所有監測數據和評價結果寫入實時歷史數據庫，并將診斷結果在后臺信息一體化平臺實時顯示。變壓器在線監測主要實現油中氣體及微水監測、局部放電監測、冷卻單元監測、非電量保護及工況信息監測。斷路器在線監測主要實現對SF6微水和密度監測、斷路器動作特性（分合閘時間、分合閘線圈電流波形、行程-時間曲線及儲能電機工作狀態）監測。避雷器在線監測主要實現阻性電流監測、泄漏電流監測、動作次數監測。智能變電站二次系統狀態監測涵蓋的范疇是過程層、間隔層、站控層之間的聯系，如裝置自檢信息、網絡工作狀況信息、跳閘回路自檢信息、保護電流與測量電流一致性信息、雙重化合并單元、智能組件輸入一致性信息等。以實現智能告警及分析決策，為二次系統狀態檢修提供堅實的信息基礎。

5環境動力輔助系統研究

變電站環境動力輔助系統是指為變電站一、二次設備運行提供支持和保障的系統以及針對某些不安全因素而設置的專用設備系統，主要包括站用交流系統、站用直流系統、視頻監控系統、消防系統、防盜保衛系統以及封閉環境監測控制系統。智能變電站要求實現輔助系統的模塊化、集成化，具體體現在：交直流電源一體化，輔助系統集成化。變電站以往的輔助系統較多，且分散管理，智能變電站需構建傳感網測控平臺，在此基礎上建立集成化的輔助系統，實現圖像監視、安全警衛、火災報警、主變壓器消防、采暖通風等功能的集成，提升變電站輔助系統運行管理智能化，“智能監測、智能判斷、智能管理、智能驗證”。

結語

智能變電站作為智能電網的重要組成部分，核心基于IEC61850標準建模，變電站的信息形態較常規變電站有很大變化，具備“全站、唯一、同步、標準”特征，在信息應用的有效性上將獲得極大的提升。可以比較容易地實現全站網絡化測控功能，在確保繼電保護技術穩定性的前提下，電網運行控制手段獲得提升，為智能電網技術的發展提供可靠的技術基礎。

參考文獻

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